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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Rotor eines Nockenwellenverstellers und einen Nockenwellenversteller mit dem Rotor.
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Hintergrund der Erfindung
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Nockenwellenversteller werden in Verbrennungsmotoren zur Variation der Steuerzeiten der Brennraumventile eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Die Anpassung der Steuerzeiten an die aktuelle Last und Drehzahl senkt den Verbrauch und die Emissionen. Zu diesem Zweck sind Nockenwellenversteller in einen Antriebsstrang integriert, über welche ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb ausgebildet sein.
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Bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller bilden das Abtriebselement und das Antriebselement ein oder mehrere Paare gegeneinander wirkende Druckkammern aus, welche mit Hydraulikmittel beaufschlagbar sind. Das Antriebselement und das Abtriebselement sind koaxial angeordnet. Durch die Befüllung und Entleerung einzelner Druckkammern wird eine Relativbewegung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement erzeugt. Die auf zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement rotativ wirkende Feder drängt das Antriebselement gegenüber dem Abtriebselement in eine Vorteilsrichtung. Diese Vorteilsrichtung kann gleichläufig oder gegenläufig zu der Verdrehrichtung sein.
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Eine Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Flügelzellenversteller. Der Flügelzellenversteller weist einen Stator, einen Rotor und ein Antriebsrad mit einer Außenverzahnung auf. Der Rotor ist als Abtriebselement meist mit der Nockenwelle drehfest verbindbar ausgebildet. Das Antriebselement beinhaltet den Stator und das Antriebsrad. Der Stator und das Antriebsrad werden drehfest miteinander verbunden oder sind alternativ dazu einteilig miteinander ausgebildet. Der Rotor ist koaxial zum Stator und innerhalb des Stators angeordnet. Der Rotor und der Stator prägen mit deren, sich radial erstreckenden Flügeln, gegensätzlich wirkende Ölkammern aus, welche durch Öldruck beaufschlagbar sind und eine Relativdrehung zwischen dem Stator und dem Rotor ermöglichen. Die Flügel sind entweder einteilig mit dem Rotor bzw. dem Stator ausgebildet oder als „gesteckte Flügel“ in dafür vorgesehene Nuten des Rotors bzw. des Stators angeordnet. Weiterhin weisen die Flügelzellenversteller diverse Abdichtdeckel auf. Der Stator und die Abdichtdeckel werden über mehrere Schraubenverbindungen miteinander gesichert.
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Eine andere Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Axialkolbenversteller. Hierbei wird über Öldruck ein Verschiebeelement axial verschoben, welches über Schrägverzahnungen eine Relativdrehung zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement erzeugt.
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Eine weitere Bauform eines Nockenwellenverstellers ist der elektromechanische Nockenwellenversteller, der ein Dreiwellengetriebe (beispielsweise ein Planetengetriebe) aufweist. Dabei bildet eine der Wellen das Antriebselement und eine zweite Welle das Abtriebselement. Über die dritte Welle kann dem System mittels einer Stelleinrichtung, beispielsweise ein Elektromotor oder eine Bremse, Rotationsenergie zugeführt oder aus dem System abgeführt werden. Eine Feder kann zusätzlich angeordnet werden, welche die Relativdrehung zwischen Antriebselement und Abtriebselement unterstützt oder zurückführt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rotor eines Nockenwellenverstellers anzugeben, der eine besonders einfach herzustellende Ölführung aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1, 7 und 10 gelöst.
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So löst ein Rotor eines Nockenwellenverstellers mit einem ölführenden Kanal, wobei der Rotor als Sinterteil ausgebildet ist, die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der Kanal als gestufter Kanal ausgebildet ist, welcher durch eine Anlage zweier Sinterwerkzeuge herstellbar ist und dadurch eine ölführende Stufe des Kanals in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung ausbildet. Der gestufte, ölführende Kanal des Rotors ist durch ein Sinterverfahren ausbildbar, in dem zwei Sinterwerkzeuge aneinander vorbeifahren und mit ihren Seitenflächen eine Anhäufung von Sintermaterial verhindern, wodurch die Stufe ausgebildet wird.
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Alternativ zum aneinander Vorbeifahren der beiden Werkzeuge können diese auch aufeinander treffen, wobei diese sich an den Stirnflächen kontaktieren und unterschiedliche Abstände zur Drehachse des Rotors haben, damit ein gestufter Kanal ausgebildet werden kann. Es kann statt unterschiedlicher Abstände zur Drehachse alternativ oder zusätzlich ein Versatz in Umfangsrichtung vorhanden sein.
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Es ist auch erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich die Stirnflächen als auch die Seitenflächen der beiden Werkzeuge derart berühren, dass nach Entfernen der Werkzeuge aus dem Rohling (Grünling) ein gestufter Kanal entsteht.
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Ein mit einem solchen Rotor ausgerüsteter Nockenwellenversteller ist besonders wirtschaftlich herstellbar.
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Im Sinne dieser Erfindung bedeutet die Stufung des Kanals eine Änderung der radialen Beabstandung auf ein anderes „Level“. Da in der Sintertechnologie stets Formen abbildbar sind, die in Entformungsrichtung der Presswerkzeuge verlaufen, kann nun erfindungsgemäß ein Kanal sinterfertig hergestellt werden, der aus radial und axial verlaufende Kanalabschnitten besteht und so einen „diagonalen“ Verlauf zulässt. Dabei können die beiden kanalbildenden Werkzeuge zusätzlich zu den Presswerkzeugen vorhanden sein oder in den Presswerkzeugen integriert sein.
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So kann der axiale Hinterschnittkanal in Form des gestuften Kanals im Sinterpresswerkzeug durch axiale Schieber von der vorderen und von der hinteren Stirnseite des Rotors oder eines Rotors hergestellt werden. Die Schieber werden gegen einander radial versetzt an einem Abschnitt im Inneren des Rotors oder des Rotorteils geschoben, so dass in einem axialen Abschnittsbereich von ca. 1 bis 5 mm die Schieber aneinander gleiten. Dadurch wird in diesem Bereich eine radiale Öffnung geschaffen, die beide Schieberbereiche radial verbindet.
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Hierdurch wird erreicht, dass eine Festlegung bei der Ölführung aufgrund der Entformungsrichtung der Presswerkzeuge derart entfällt, dass die Anschlussstellen in der Zentralöffnung des Rotors zu einem Zentralventil frei gewählt werden können.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung besteht der Rotor aus mehreren Rotorteilen, die vorteilhafterweise in axialer Richtung, also entlang der Drehachse, aufeinanderfolgend angeordnet sind und idealerweise eine kongruente Außenkontur aufweisen. Bevorzugterweise ist bei einem geteilten Rotor ein gestufter Ölkanal besonders wünschenswert, da insbesondere durch die Vorgabe von Funktionsstellen im Rotor eine Festlegung auf eine bestimmte Reihenfolge der Anschlussstellen und einer anschließenden spangebenden Bearbeitung notwendig wäre, welche erfindungsgemäß eingespart wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht der ölführende Kanal aus zwei Kanalteilen, wobei zwischen den beiden Kanalteilen die Stufe ausgebildet ist. Vorteilhafterweise kann so mittels zweier Werkzeug im Sinterverfahren ein gestufter Kanal ausgebildet werden, welcher einen Hinterschnitt enthält.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Stufe an einem Ende des Kanals ausgebildet. So kann sich vorteilhafterweise an diese Stufe ein in radialer Richtung verlaufender Kanalabschnitt angeschlossen werden, welcher zu einer Stirnseite des Rotors oder des Rotorteils offen ist – mit anderen Worten ist der in radialer Richtung verlaufende Kanalabschnitt als Nut ausgebildet.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung kann der gestufte Kanal Öl von einer Anschlussstelle des Rotors mit einem Zentralventil zu einer Anschlussstelle eines Verbrauchers des Nockenwellenverstellers leiten. Als Verbraucher in diesem Sinne kommen die zur hydraulischen Verstellung des Nockenwellenverstellers benötigten Arbeitskammern und/oder Rückschlagventile und/oder Verriegelungsmechanismen in Frage.
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In einer bevorzugten Ausbildung führt der gestufte Kanal das Öl zur und/oder von der Verriegelungsbohrung. Damit kann die Verriegelungsbohrung ohne aufwändig zerspante Ölzuführungen bedruckt werden, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden können.
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In einer Ausbildung der Erfindung haben die Werkzeuge dieselbe Verfahrrichtung. Dieselbe Verfahrrichtung bedeutet eine Koaxialität oder Parallelität der Hauptbewegungsachsen der Werkzeuge. Die Werkzeuge werden zur Ausbildung des gestuften Kanals aufeinander zu bewegt und nach dem Pressen des Sintermaterials wieder in entgegengesetzter Richtung voneinander entfernend weg bewegt, um den Grünling entformen zu können.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bilden die Werkzeuge die Kontur des Kanals im Grünlingszustand des Rotors aus. Vorteilhafterweise kann eine Nachbearbeitung der Mantelflächen entfalllen. Bei entsprechender Gestaltung der Werkzeuge und deren Kontaktstelle kann zusätzlich auf anschließende Entgratverfahren verzichtet werden.
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Erfindungsgemäß ist auch ein Nockenwellenversteller mit einem Rotor vorgesehen, welcher in der Lage ist, den Rotor mit dem Stator in einer Mittenposition zu verriegeln, wobei die Mittenposition über einen hydraulischen Freilauf, vorzugsweise beim Abschalten der Brennkraftmaschine, erreicht wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
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Es zeigen:
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1 einen mehrteiligen Rotor eines Nockenwellenverstellers im Längsschnitt mit Blick auf den erfindungsgemäß gestuften Kanal,
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2 einen mehrteiligen Rotor eines Nockenwellenverstellers im Längsschnitt mit Blick auf den erfindungsgemäß gestuften Kanal und
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3 die separierten Rotorteile des Rotors nach 2.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt einen mehrteiligen Rotor 1 eines Nockenwellenverstellers im Längsschnitt mit Blick auf den erfindungsgemäß gestuften Kanal 2. Der gestufte Kanal 2 setzt sich aus zwei Kanalteilen 5 und 6 zusammen. Die Kanalteile 5 und 6 bilden die Stufe S aus, indem die die Kanalgeometrie bestimmenden Werkzeuge aneinander vorbeigleiten und sich an einem Bereich ihrer Mantelfläche berühren. Auf diese Art und Weise ist ein Hinterschnitt ausgebildet, welcher sich vorteilhafterweise spanlos im Sinterverfahren herstellen lässt.
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Der Rotor 1 besteht aus zwei Rotorteilen 3 und 4, welche mit jeweils einer Stirnseite aneinander anliegen. Die Rotorteile 3 und 4 haben eine kongruente Außenkontur – mit anderen Worten, die äußeren Mantelflächen der einzelnen Rotorteile 3 und 4 fluchten zueinander, sodass ein Rotor 1 entsteht, der an der von den beiden Rotorteilen 3 und 4 ausgebildeten (geschlossenen) Fuge keinen Absatz aufweist.
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In diesem Ausführungsbeispiel des Rotors 1 ist der Kanal 2 ein Kanal, der Öl von einem hier nicht dargestellten, in einer Zentralöffnung des Rotors 1 angeordneten Zentralventil über die Anschlussstelle 8 zur Anschlussstelle 9 des Verbrauchers leitet. Das Öl wird von der Anschlussstelle 9 in eine axiale, zur Drehachse 10 parallele Durchgangsbohrung geführt, welche mit einer hier nicht dargestellten Verriegelungskulisse oder Verriegelungsnut kommuniziert.
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2 zeigt einen mehrteiligen Rotor 1 eines Nockenwellenverstellers im Längsschnitt mit Blick auf den erfindungsgemäß gestuften Kanal 2.
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Im Unterschied zur 1 ist die Anschlussstelle 9 in einer Mantelfläche einer als axiale Durchgangsbohrung ausgebildete und zur Drehachse 10 parallel angeordnete Verriegelungsbohrung 11 angeordnet. Damit mündet der Kanal 2 in die Verriegelungsbohrung 11. In dieser Verriegelungsbohrung 11 kann ein Verriegelungselement angeordnet sein, welches sich axial verschieben lässt und in die Verriegelungskulisse bzw. Verriegelungsnut eingreifen kann. Das Öl kann das Verriegelungselement passieren und in die der Anschlussstelle 9 gegenüberliegende Mündung 12 eines Arbeitskammerkanals 13 einströmen, um die Arbeitskammer mit Öl zu versorgen oder das Öl aus dieser Kammer abzulassen.
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3 zeigt die separierten Rotorteile des Rotors 1 nach 2.
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Das Rotorteil 4 auf der rechten Seite kann auf das Rotorteil 3 auf der linken Seite aufgelegt und mit diesem fest (drehfest) verbunden werden, um einen gebauten Rotor 1 auszubilden. Gut zu erkennen sind der in der Fuge des Rotors 1 nach 2 ausgebildete Arbeitskammerkanal 13 und der zum Teil auch in der Fuge verlaufende gestufte Kanal 2. Die Anschlussstelle 9 setzt sich somit aus jeweils einer Kanalgeometrie der Rotorteile 3 und 4 zusammen.
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Die gestuften Kanäle 2 der 1 und 2 können auf denselben Rotor 1 zutreffend sein und an einem Rotor 1 zugleich ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotor
- 2
- Kanal
- 3
- Rotorteil
- 4
- Rotorteil
- 5
- Kanalteil
- 6
- Kanalteil
- 7
- Verriegelungsbohrung
- 8
- Anschlussstelle zum Zentralventil
- 9
- Anschlussstelle zum Verbraucher
- 10
- Drehachse
- 11
- Verriegelungsbohrung
- 12
- Mündung
- 13
- Arbeitskammerkanal
- A
- axiale Richtung
- R
- radiale Richtung
- S
- Stufe
